[hackmeeting] codigo abierto y bacterias

Vie Sep 6 22:28:02 CEST 2002

Hola,

os pasteo un articulo que he escrito sobre el tema codigo abierto y 
bacterias, por si es de interes.
cualquier comentario/critica sera bien recibido :)

Código abierto y bacterias
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by Luther Blisset

Deberíamos dejar de pensar en las bacterias únicamente como organismos 
patógenos causantes de enfermedad. Os invitamos a observarlas desde un 
nuevo punto de vista, a saber, minúsculas nanomáquinas poderosamente 
adaptadas para formar redes de proceso masivamente paralelo(*realmente 
masivo*) y descentralizado. Entidades de red móviles, de código 
genético  reducido, especializadas pero al mismo tiempo adaptables a 
cambios imprevistos, autoreproducibles a una velocidad frenética(1) y 
tolerantes a fallos.
Lynn Margulis y otros(2) nos hablan de las comunidades bacterianas como una 
red global de intercambio genético a escala planetaria que ha persistido 
durante miles de millones de años. Si traducimos las teorías de Margulis a 
términos informáticos, podemos caracterizar las comunidades bacterianas 
como redes de código abierto en clave genética(3), más allá de la pura 
analogía. De manera muy sintética, nos basamos en las siguientes premisas 
básicas:

1. El intercambio genético es absolutamente descentralizado y horizontal.
2. La información genética pasa de una bacteria a otra con absoluta 
promiscuidad y a una velocidad de transferencia inaudita si la comparamos 
con organismos más complejos. Las bacterias están continuamente liberando, 
compartiendo su código genético.
3. Estas nanomáquinas son capaces de hacer algo realmente sorprendente: se 
reprograman, se recompilan a sí mismas en base a los genes recibidos. No 
necesitan esperar a la siguiente generación para expresar sus genes. Ellas 
inventaron la ingeniería genética.
4. Hay al igual que en la programación de Linux, "cooperación sin 
mando"(4). Esta red de nanomáquinas tiene una profunda tolerancia a fallos 
y la fuerza de una amplísima base de proceso distribuido y paralelo, sin 
controles de mando centralizados.
5. Las bacterias se intercambian información bajo algo casi bueno como una 
licencia GPL.
Según L.Margulis, "todas las cepas bacterianas puede compartir sus genes, 
podríamos decir, en el más estricto sentido, que en el mundo bacteriano no 
se dan las especies verdaderas. Cualquier bacteria es un organismo, una 
entidad capaz de llevar la ingeniería genética a escala global o 
planetaria"(2).

Si aceptamos estas características primordiales de las redes bacterianas 
como propiedades suficientemente definitorias de una red de código abierto, 
estaríamos ante la primera red de código abierto de nuestro planeta.

En cuanto a los desarrollos destacables que han realizado estas redes bajo 
open-source, están las células de nuestro cuerpo, que tienen su origen en 
las bacterias(3).

Bacterias y Vida Artificial
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Aún estamos lejos de poder modelar informáticamente las redes bacterianas 
en toda su complejidad, pero las últimas aproximaciones en programación 
evolutiva(5) y autómatas celulares nos abren las puertas a crear modelos 
informáticos que permitan esta transferencia de tecnología del mundo micro 
de las bacterias al mundo macro.
A nivel de GA(algoritmos genéticos), diversos operadores genéticos se han 
inspirado en los mecanismos de transferencia de información genética de las 
bacterias, por ejemplo en la conjugación o la transposición(6).
Los GA en paralelo han implementado el proceso real distribuido y en 
paralelo a nivel de GA(7), así como el viaje de información entre distintas 
poblaciones de "organismos"(8).

Los CA(autómatas celulares), cada vez más observados como máquinas 
virtuales de proceso masivamente paralelo, descentralizado y discreto, 
capaces de computación universal(9), representan una vía interesante de 
comprensión del mundo celular y bacteriano.
En primer lugar, tenemos la demostración intensiva y extensiva de los CA 
como máquinas que computan, en la polémica enciclopedia de autómatas "A new 
kind of science" de Stephen Wolfram. A nivel muy específico, esta obra nos 
brinda una de las más sólidas demostraciones de computación universal, 
concretamente para la regla 110 de los CA unidimensionales de Wolfram. A un 
nivel más general, es interesante la aproximación de Wolfram del llamado 
Principio de Equivalencia Computacional y "la naturaleza que computa", 
donde todo sería computación en la naturaleza. Aunque cabe decir que el 
abordaje concreto que realiza Wolfram de la aplicación de los CA al campo 
de la biología, es aparentemente "naive" en ciertos aspectos(10).
En segundo lugar, tenemos la reciente aproximación a los CA como paradigmas 
del mundo celular por parte de S.Capcarrere(11).  S.Capcarrere se pregunta 
como modelar el mundo celular, como conseguir autoreproducción no trivial a 
la que ya se refirió John Von Neumann. La respuesta podría estar en CA no 
uniformes, redundantes y de proceso asíncrono, teniendo en cuenta que los 
CA clásicos se basan en la idea de que todas las células de la rejilla se 
actualizan al mismo tiempo y siguiendo la misma regla, es decir son de 
proceso síncrono.

Finalmente, la simbiosis entre estos dos paradigmas, los autómatas 
celulares por un lado y la programación evolutiva por otro, ofrecen 
inmejorables perspectivas de modelación del mundo bacteriano, porqué un 
paradigma tiene lo que quizás le falta al otro. Un ejemplo conocido y 
sencillo es la utilización de algoritmos genéticos para la búsqueda de 
reglas de CA de clasificación de densidad. Es decir una regla, entre el 
espacio de reglas posibles, que permita de la manera más óptima posible 
saber si hay más células blancas o negras en la configuración inicial de un 
CA. Para una búsqueda en un espacio tan grande(p.ej. 2 elevado a la 128 
reglas posibles) que mejor que la programación evolutiva. En este sentido 
nos gustaría resaltar el trabajo actual de Candida Ferreira. Según 
Ferrreira ha obtenido mejores resultados en esta tarea de clasificación que 
usando GP(Programación Genética), con recursos computacionales cuatro veces 
inferiores a GP. La clave está en su GEP(Genetic Expression Programming) 
que es un híbrido entre algoritmos genéticos y programación genética(12).
GEP destaca especialmente por su modelación de los conceptos 
genotipo/fenotipo en clave de programación evolutiva, quizás un detalle 
también importante en cuanto al tema que nos ocupa.
De otra parte, S.Capcarrere le presta una atención notable a esta 
simbiosis(11).

Civilización bacteriana
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Nuestro interés en las redes bacterianas está ahora mismo en su aplicación 
al desarrollo de tejido activista en la red, y a un nivel más general, 
contribuir a la creación de un "pensamiento bacteriano", iniciado a nuestro 
entender por Lynn Margulis(13).  Las redes bacterianas son para nosotros 
una fuente de inspiración  de pensamiento activista y nos gustaría en las 
siguientes líneas imaginarnos como podemos describir a estas comunidades de 
microorganismos y su evolución a lo largo de la historia de la vida en 
nuestro planeta, en términos de una civilización, la civilización bacteriana.
Siendo cautelosos, debemos entender el siguiente análisis como una 
abstracción idealizada del mundo bacteriano, intentando colocar nuestro 
punto de observación en el punto de vista de las bacterias y no de los 
humanos. A manera de ejercicio de deconstrucción de nuestra visión clásica 
de las bacterias y en la línea conceptual iniciada en  "Resistencia al 
sistema: pensando como un virus"(14).

* Trabajo en equipo, operan en redes de acción radicalmente 
descentralizadas y de proceso masivamente en paralelo. Se contrapone al 
espíritu individualista de los virus.
* Inteligencia colectiva. La inteligencia de las bacterias emerge de esta 
interacción y comunicación de proceso masivamente paralelo y distribuido, 
bajo unas reglas muy especiales(15).
* Profunda promiscuidad en el intercambio de información, es una cultura 
abierta donde las innovaciones fluyen rápidamente.
* Tejido de red altamente resistente y estable. Las bacterias forman redes 
altamente resistentes a perturbaciones externas. Un ejemplo curioso son los 
biofilms(16).
* Cultura basada en la cooperación, en la simbiosis.  No es tan proclive a 
entrar en la dinámica de "destroyer" más propia de los virus.
*  Basada en los principios de simbiosis y especialización, que como 
defiende Lynn Margulis, plantean un nuevo punto de vista de la evolución, 
más allá del principio clásico del darwinismo de la competencia y la 
supervivencia del más apto(17).
* Cultura constructiva, transformadora, fuertemente basada en el reciclaje. 
Si hay un verbo que caracteriza la acción bacteriana, este es "fermentar".
*  Evoluciona fuertemente a través de la creatividad en el campo de las 
nanotecnologías, de la innovación que fluye rápidamente a través de su red 
de redes y se hace extensiva a un gran número de nodos.
*  Busca el automantenimiento, la "autopoyesis", que se traduce en la 
búsqueda de las condiciones óptimas para el equilibrio interno. Es una 
civilización que no va tanto en "contra de" sino que se toma a si misma 
como referencia para la evolución.

Una vía interesante de investigación es sin duda los paralelismos entre 
esta civilización bacteriana de código abierto y las comunidades de código 
abierto informáticas, nuestro open-source.

::::::::: Notas

(1) La replicación bacteriana es exponencial, siguiendo la fórmula 2 
elevado a N, donde N=número de generaciones. Considerando que una nueva 
generación puede nacer cada veinte minutos, en pocas horas tenemos millones 
de bacterias.

(2) Margulis, L. y D. Sagan. Microcosmos, Allen & Unwin, Londres, 1987.

(3) Margulis, L. y D. Sagan. "Microcosmos", Allen & Unwin, Londres, 1987.
Margulis, L. y D. Sagan. "What is Sex?", Simon & Schuster, N.Y., 1987
Margulis et al. "Effects of the Origin and Evolution of Life on Planet 
Earth",  MIT Press , 1992.

(4) Raymond E., "The Cathedral and the Bazaar", Revisión 1.39, 1998.
http://www.tuxedo.org/~esr/writings/cathedral-bazaar
Vidal, M., "Cooperación sin mando: una introducción al software libre", 2000.
http://www.sindominio.net/biblioweb/telematica/softlibre

(5) Entendiendo por "programación evolutiva", algoritmos genéticos, 
programación genética y híbridos como GEP(Genetic Expression Programming).

(6) Borges A. y E. Costa, "Enhancing Transposition Perfomance", 1999.
http://eden.dei.uc.pt/~ernesto/EvoCo/papers/papers/1999/cec99_1.pdf

(7) Evonet, "Models for the Parallelization of Genetic Algorithms"
http://evonet.dcs.napier.ac.uk/evoweb/resources/flying_circus/tutorials/online_tutorial/04/index.html

(8) Nos referimos a "organismos" entendidos en el contexto de algoritmos 
genéticos.

(9) Aclaración de términos:
"Computación universal". Equivalentes a una máquina de Turing universal.
"Discreto". Los CA constan de unidades de espacio y tiempo definidas, 
discretas.

(10) De todas las revisiones realizadas sobre ANKOS("A New Kind Of 
Science"), una de las críticas más interesantes al respecto es la de Ray 
Kurweil. http://www.kurzweilai.net/articles/art0464.html?printable=1
En la siguiente url hay disponible una completa colección de reviews sobre 
ANKOS:
http://www.math.usf.edu/~eclark/ANKOS_reviews.html
Y en esta otra un interesante dossier sobre la obra, con un marcado acento 
pro-Wolfram, donde poder acceder a un resumen de algunos capítulos y 
artículos diversos(en francés):
http://www.automatesintelligents.com/labo/2002/juin/doswolfram.html

(11) Capcarrere, S., "Cellular Automata and Other Cellular systems: Design 
& Evolution", 2002.  http://lslwww.epfl.ch/~msc/THESIS/thesis.html

(12) Ferreira, C. "Gene Expression Programming: a New Adaptive Algorithm 
for Solving Problems". Complex Systems, Vol. 13, issue 2: 87-129.
http://www.gene-expression-programming.com/webpapers/GEP.pdf
Ferreira, C., "Discovery of the Boolean Functions to the Best 
Density-Classification Rules Using Gene Expression Programming", EuroGP 
2002, Berlin, Germany, 2002.
http://www.gene-expression-programming.com/webpapers/ferreira-EuroGP02.pdf

(13) Buena parte de las obras de L. Margulis(ver nota 3) tienen un carácter 
marcadamente divulgativo, y van más allá del campo de la microbiología, 
para hundir sus raíces en el terreno del pensamiento, perfilando toda una 
visión del mundo a través de la óptica de las bacterias.

(14) Utilización del pensamiento vírico en clave activista:
Blisset, L., "Resistencia al Sistema: pensando como un virus", 2000. 
http://www.astramat.com/alife/virus1_cas.rtf

(15) El concepto "inteligencia colectiva" aquí utilizado tiene un 
parentesco con el concepto más específico de "fenómeno emergente" y propio 
de la terminología a-life, aunque cabe decir que la "emergencia" y los 
"fenómenos emergentes" son un misterio por definición -buscamos que emerja 
algo que no está programado-. Al mismo tiempo, sabemos que existen ejemplos 
de fenómenos emergentes muy claros y que nos servirán para ilustrar a que 
nos referimos exactamente.
Sin duda una de los más paradigmáticos dentro de la a-life es el vuelo 
coordinado de los avoides de Craig Reynolds, que ha inspirado decenas de 
implementaciones:
http://www.red3d.com/cwr/boids
Otro ejemplo de fenómeno emergente son los atascos de tráfico, que ilustran 
de una manera muy clara a nuestro entender, como pueden existir 
comportamientos diferentes entre el nivel grupal -el atasco de tráfico- y 
el nivel individual, cada uno de los agentes que forman ese grupo -los 
vehículos-.
Si uno observa este peculiar automáta celular on-line que simula el tráfico 
de vehículos:
http://rcswww.urz.tu-dresden.de/~helbing/RoadApplet
podrá percibirse de que mientras los vehículos se mueven hacia delante, los 
atascos de tráfico que se producen, esos mismos vehículos observados 
grupalmente como un bloque, como un fenómeno emergente, ¡se mueven hacia atrás!

(16) Los biofilms -"biopelículas"- representan un tipo de red bacteriana 
alternativo, a fin de no recurrir siempre al ejemplo típico de la red de 
redes bacteriana de alcance planetario, de la que se explica como los genes 
de resistencia a un antibiótico saltan de una cepa a otra, etc...
Los biofilms son redes bacterianas muy resistentes que se forman por 
ejemplo en las cubiertas de los barcos o en las tuberías, a partir de una 
señal de comunicación llamado "el sentir del quorum".
http://www.erc.montana.edu/Res-Lib99-SW/default.htm

(17) La idea de "virus" es a nuestro entender, una de las bases del 
pensamiento neodarwinista de Richard Dawkins, que tanta influencia 
intelectual ha ejercido en el mundo científico y informático desde la 
publicación de "El gen egoísta". El pensamiento "virus" se ha utilizado 
para justificar las tesis de la "supervivencia del más apto" y el egoísmo 
como motor de la evolución biológica.  De la misma forma, el estudio de las 
bacterias muestra con especial claridad la teoría de Margulis de la 
simbiosis(S.E.T.), la cooperación, la especialización, como motores de la 
evolución.
Consideramos que el pensamiento bacteriano no invalida la otra cara de la 
moneda, esto es, el pensamiento vírico(ver nota 14) sino que podemos 
contemplar a estos dos pensamientos aparentemente excluyentes, como dos 
mundologías, dos realidades virtuales a las cuales podemos acceder para 
obtener una visión diferente del mundo. O quizás mejor, no son mundologías. 
Si nuestro cerebro es una red creadora de mundo en tiempo real, podemos ver 
a estas realidades virtuales como software mental modificador/amplificador 
de nuestra recreación continua del mundo, tu mundo/mi mundo/nuestro mundo.
Y por supuesto, nuestra realidad virtual preferida puede ser la bacteriana 
y esta premisa no nos impedirá en ciertos aspectos concretos contraponer 
pensamiento bacteriano a pensamiento vírico. Lo importante es reconocer la 
no exclusión mutua entre estos dos pensamientos.

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